触觉不仅是视觉的一种补充,其本身也具有很强的感知能力,可以直接测量物体的形状、纹理等特征。因此人工触觉感应也成为一个较为热门的研究方向,特别是在机器人感知、表面纹理估计以及微创手术操作中,研究人员已尝试使用各种技术和材料来生产敏感,可靠,坚固,小型和低成本的触觉传感器。本文主要针对微创手术中异常组织识别问题,基于光纤布拉格光栅传感机理,对触觉传感器进行了相关设计与实验研究,进行了有限元仿真,并制作了两种不同类型的测量空间分布力的触觉传感器。第一种是单FBG的杆状结构,通过滑动实验,验证了通过传感器在组织表面滑动可实现组织表面空间分布力的测量以及组织下硬质埋藏物的定位。第二种是具有9个传感单元,以硅胶封装的阵列传感器,使用神经网络处理传感器数据,以提供有关接触类型的信息,验证了基于BP神经网络的算法可区分传感器表面接触载荷的位置或形状。主要研究内容如下:1)分析总结微创手术中的触觉传感的国内外研究现状,针对当前触觉传感技术存在的不足,结合多种触觉传感器结构和测量方法,提出基于滑动的单FBG触觉传感器方案。2)在分析归纳前人研究工作的基础上,设计传感器原型,仿真模拟了四种微结构的受力情况,并进行了实物制作,对制作完成的光纤光栅传感器模型进行标定。搭建实验平台,制作埋藏硬质结节的人造软组织,通过压痕实验和点阵实验,说明了滑动实验的可行性,在保证传感器压痕深度一致的情况下,使传感器滑过人造软组织模型表面,通过FBG解调仪采集数据,利用MATLAB处理数据,形成图像,以判断硬物的位置。3)基于组织触诊的另一种方式,制作了光纤布拉格光栅3*3阵列传感器,介绍了四点支撑的压力定位算法,进行竖直方向的单点压力实验。为了扩大检测范围,提高检测速度,基于BP神经网络的分类识别功能,重新划分感测范围,采集实验数据,构造训练样本,利用MATLAB构建并训练BP神经网络,验证了通过BP神经网络实现快速定位的可行性。同时利用3*3阵列传感器检测不同形状的物体,基于BP神经网络的训练学习,提出适用于低密度阵列传感器的形状检测方法,通过MATLAB工具箱完成BP神经网络的训练,验证了通过神经网络识别接触载荷形状的可行性。最后总结分析了课题的研究结果及存在的不足,提出了需要改进的地方,并对接下来的研究工作进行了梳理和展望。